RIATOMSK.RU
-16°C
9 декабря 2021  |  
20:51
  |  
-16°C
10:47  28 июня 2018 г.

Привет с экзопланет: как ученые ТПУ помогают искать жизнь во Вселенной

Тайлашева Елена Владимировна
© РИА Томск. Таисия ВоронцоваПривет с экзопланет: как ученые ТПУ помогают искать жизнь во Вселенной

ТОМСК, 28 июн – РИА Томск, Елена Тайлашева. Исследование межзвездной среды, поиск экзопланет, изучение Солнечной системы – все это происходит в основном в лабораториях, где обрабатываются данные с межпланетных космических станций или мощных телескопов. Методы для обработки информации разрабатывают в Томском политехническом университете (ТПУ). Как через молекулу понять космос и на этом еще и заработать – в материале РИА Томск.

Телескоп не нужен

"А сколько планет вы открыли?". Или: "А у вас телескопы насколько мощные?". Профессор Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Олег Улеников с улыбкой говорит, что эти вопросы кто-нибудь обязательно задает, когда он выступает перед широкой аудиторией и рассказывает что-то типа: "Моя группа занимается разработкой новых методов спектроскопии высокого разрешения для исследования атмосфер Земли, планет Солнечной системы, межзвездной среды".

Поэтому для объяснения того, чем же занимается его группа, ученый использует метафору: "На земле шесть миллиардов людей, и ни у кого нет одинаковых отпечатков пальцев. Точно так же нет двух молекул с двумя одинаковыми спектрами – совокупностью частот, на которых вещество поглощает или испускает свет".

Если человек совершит преступление, его быстро вычислят – если, конечно, его пальчики есть в базе. Молекулу тоже можно "вычислить", проанализировав ее спектр, который дает исчерпывающую информацию о структуре, качественных и количественных характеристиках внутримолекулярных взаимодействий, взаимодействиях между молекулами. И подобно базам данных с отпечатками пальцев существуют банки параметров спектральных линий.

"Одна из задач нашего коллектива – пополнение этих баз, крупнейшая из которых находится в Америке. Нами разработаны новые высокоэффективные методы исследования спектров, созданы алгоритмы и программы. И на основе этого мы занимаемся анализом экспериментальных данных, которые поступают нам от ученых из двух десятков университетов со всего мира", – рассказывает Улеников.

В руках ученых данные о спектрах молекул позволяют решать важнейшие фундаментальные и прикладные задачи. Например, астрофизики делают по ним выводы о температуре, скорости, давлении, химическом составе планет и других космических объектов, ведь молекула – мельчайший носитель свойств вещества.

© РИА Томск. Таисия Воронцова
"Нам важно знать, что внутри молекул творится, потому что все это имеет последствия в макромире. Спектр является единственным качественным источником информации об этих процессах. Микроскопы дают информацию на несколько порядков хуже", – говорит профессор Олег Улеников.

Тайна космических океанов

Когда появляются новости типа "На Титане (спутнике Сатурна) ученые открыли океан из метана", возникает вопрос: а как именно его обнаружили? Не на ракете же туда ученого с ковшиком запустили?

Улеников объясняет: межпланетная станция (в случае с Титаном – зонд "Кассини") пролетает сквозь верхние слои атмосферы и с помощью специальной аппаратуры – приемника излучения – снимает спектр. Излучение имеет провалы на определенных частотах, на выходе получается набор линий с разным положением, интенсивностью и полушириной. Данные отправляются на землю, где ученые их анализируют.

Если речь идет об исследовании межзвездной среды, то пассивное излучение снимается мощными телескопами, которые находятся в обсерваториях высоко в горах (например, в Альпах).

"С помощью этих данных можно, например, искать экзопланеты. Ведь что такое экзопланеты? Там, где возможна жизнь. То есть там как минимум должна быть вода, какая-то органика. Если вода есть, ученый увидит определенные спектральные линии, а по тому, насколько они интенсивны, можно судить о концентрации", – рассказывает Олег Улеников.

Или, например, ученые большое внимание уделяют планетам, где удается обнаружить соединения серы, потому что соединение серы с водородом было одним из основных ингредиентов химического "бульона", из которого зародилась жизнь на Земле.

Сейчас Группа молекулярной спектроскопии ТПУ вместе с коллегами из Германии и Украины как раз занимается изучением фундаментальных свойств молекул соединений серы. Проект поддержан фондом автомобильного концерна "Фольксваген".

"Наши данные пополнят мировую "копилку знаний" о спектрах, те самые базы данных, которыми пользуются ученые в самых разных областях", – говорит профессор Улеников, руководитель группы.

© с сайта Томского политехнического университета
Группа молекулярной спектроскопии ТПУ – один из мировых лидеров этого направления. Осенью прошлого года профессор Ольга Громова стала победителем стипендиальной программы "Для женщин в науке", созданной ЮНЕСКО и компанией L'Oréal.

От новых веществ до нефтепроводов

"Конечно, колонизировать экзопланеты никто не будет – они слишком далеко. Но у фундаментальных знаний о свойствах молекул огромное приложение в самых разных областях. Например, они крайне важны для физической химии: на основе этого анализируется вся кинетика химических реакций внутри молекулы, и можно предсказывать свойства новых веществ", – приводит пример Улеников.

Есть и чисто коммерческие истории – скажем, летит самолет над нефтепроводом и в режиме реального времени снимает спектр. Если где-то произошла утечка, прибор опознает газ. "Можно сэкономить миллионы, если вовремя устранить аварию", – подчеркивает ученый.

С помощью спектрального анализа можно дистанционно контролировать и деятельность промышленных предприятий. Сейчас одним из главных источников той же серы на Земле стали техногенные выбросы. Или, например, фтор, хлор, бром – соединения с ними способствуют разрушению озонового слоя. Технологии, изначально созданные для фундаментальных исследований, могут решать глобальные проблемы, такие, как потепление климата.

© с сайта ГК "Роскосмос"
Чем точнее определены спектры, тем точнее можно прогнозировать свойства вещества. И по мере развития теории и техники эксперимента ученые смогут исследовать все более сложные объекты.


Наверх
Сайт РИА Томск /riatomsk.ru/ содержит информацию, подготовленную Региональным информационным агентством "Томск" (РИА Томск) с территорией распространения – Российская Федерация, зарубежные страны.
РИА Томск зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор) 06 ноября 2019 г. Свидетельство о регистрации ИА № ФС 77-77122.
Настоящий ресурс может содержать материалы 18+. Материалы, размещенные на правах рекламы, выходят под знаком "#" и/или "реклама". РИА Томск не несет ответственности за партнерские материалы.
Рейтинг@Mail.ru
Яндекс.Метрика
ЧИТАЙТЕ
РИА в VK
Главные новости дня в нашей рассылке